HARRAN ÜNİVERSİTESİ BAHAR DÖNEMİ FİZİK 2 VİZE MAZERET

HARRAN ÜNİVERSİTESİ BAHAR DÖNEMİ FİZİK 2 VİZE MAZERET SINAVI CEVAP ANAHTARI (27.04.2017)
Cevap 1) (a) ΔV= - E.d = -(8x104 V/m).(0.5m)=-4x104 V
(b) ΔU= qo. ΔV = (1.6x10-19C)(- 4x104 V)= -6.4 x10-15 J
Cevap 2) (a) Şeklin simetrisinden ötürü herbir –q yükünden gelecek katkı eşit ve zıt yönlü olacağından
toplamları sıfır olur. Katkının geldiği tek yer olan +q ise |E|=kq/ r2 = kq/ (3a2/4) =4kq/ 3a2 olur. Bu negatif
y yönünde olduğundan E= -(4kq/ 3a2).j vektörel gösterimindedir.
(b) Diyelimki P noktasına konulan yük +q yükü olsun. Bu yüke iki yanındaki –q yüklerinden gelen kuvvetler
eş ve zıt yönlü olup birbirini götürecektir. Üçgenin tepesindeki +q yükü ise –y yönünde F=q2k/12
büyüklüğünde bir kuvvet uygular. Bunu dengeleyecek -4q yükünün kuvvet eş büyüklükte ve zıt yönde
olmalıdır. Yani yerleştirilmesi gereken yer +y yönünde olacaktır. |F1|=|q2k/12 |=|F2|=|4q2/y2| olurki,
bu bize y=2m cevabını verir.
Cevap 3 ) Elektriksel akının genel ifadesi ϕ= qiç / εo ‘dan yararlanılırsa, S1 için ϕ1= (-2Q+Q) / εo = (-Q) / εo ,
S2 için ϕ2= (+Q-Q) / εo = 0, S3 için ϕ3= (-2Q+Q-Q) / εo = -2Q / εo , S1 için ϕ1= (0) / εo =0 bulunur.
Cevap 4) Gauss yasası
uygulanırsa,
r< a için qiç = ρ(4/3 πr3) iken E= (ρ.r)/(3 εo) olur. a<r<b ve c > r için qiç =Q yani E= Q/ (4πr2εo)=Qk/r2
olur. b≤r≤c için E=0 olur çünkü seçili alan ilenkenin içindedir.
Cevap 5) Pozitif x ekseni boyunca yönelen düzgün elektrik alanda B noktası A noktasından daha düşük
potansiyeldedir. B ve C noktaları ise eş potansiyeller üzerindedir. Cevap D şıkkıdır.
Cevap 6 ) (a) Protonun 1cm uzaklıktaki potansiyeli V1= k.q/ r genel formülünden
V1 = (8,9x109 Nm2/C2)(1,6x10-19C)/ (10-2m)=1.44x10-7 V
(b) 2cm’deki potansiyel yukarıdaki ifadenin yarısı olacaktır, yani V2= 1.44x10-7 /2 = 0.719 x10-7 V
O halde ΔV= V2 - V1 =-0.719 x 10-7 V farkı bulunur.
Cevap7) E= kQ/r2 olduğu bilindiğine
göre cevap yandaki gibidir. Yani cevap
D ‘dir.
Cevap 8) Başta 3µC’ luk yükün olmadığını düşünüp P noktasındaki potansiyeli hesaplarsak,
VP= k(q1/r1 + q2/r2 )=(8.99x109 Nm2/C2 )( [2x10-6C / 4m] + [-6x10-6C / 5m ] )= -6.29x10-3 V bulunur.
3µC’ luk yük sonsuzda Uilk=0 J enerjilidir. P noktasındaki Uson= q3. VP = (3X10-6C)(-6.29X10-3V)=-18.9X10-3J
bulunurki bu zaten sorulan ΔU= Uson - Uilk değerinin kendisidir.
Cevap 9 ) Şekildeki gibi bir iletkenin hemen dışındaki elektrik alanı bulmak için küçük silindirik bir gauss
şekli kullanılır. Gauss yüzeyinden geçen akı :
,buradanda
bulunur. Yani cevap B şıkkıdır.
Cevap 10 ) Gauss yüzeyinin içindeki toplam yük qiç= σ.A olduğundan elektriksel akı ise çizilen silindirik
gauss yüzeyinin sadece alt ve üst taban alanlarının elektrik alana dik olmasından ötürü
ϕ= 2EA= qiç / εo= σ.A / εo olurki buradan E= σ / 2εo bulunur. Yani cevap E şıkkıdır.